佛山市三洲片區排水管網提升修復方案分析

譚偉浩

(佛山市高明區西坑水庫工程管理處，廣東 佛山 528500)

隨著城市化建設快速發展，老舊排水管網已無法滿足現狀的排水需求，導致區域內雨污水淤積，嚴重影響到城市的面貌和居民的正常生活，因此，進行排水管網提升改造工程是十分必要的[1-3]。

1 排水系統現狀

工程研究范圍為：佛山市高明區三洲片區(工業園片區+舊圩片區)，面積19 km2。

根據統計，三洲片區現有排水管渠共計124.79 km，其中：雨水管渠77.28 km(含2018年后建成的2.90 km)；污水管總長39.80 km(含2018年后建成的16.50 km)；合流管總長7.71 km。

1座污水處理廠：中心城區第二污水處理廠，規模3萬m3/d。

1座污水提升泵站：8#污水泵站。

2座雨水排澇泵站：三洲北站、三洲南站。

1.1 污水系統現狀

三洲片區目前雨污合流制和雨污分流制并存，新建排水管網采用雨污分流制。

現已形成3條污水主干管，分別為：

上良片區→高明大道南側(興創路以西)→興創路→三和路→海天大道-三和路交叉口處截流井→三明路-興明路交叉口截流井→興明路沿河干管→污水廠。

高明大道(北側)、興創路以東→高明大道2.4 m×1.7 m合流箱涵排口處截流井→污水廠。

碧桂路、百靈路→濠景路→8#污水提升泵站→污水廠。

片區內生活污水、生產廢水經污水(合流)管輸送至3條污水主干管，最終均輸送至中心城區第二污水處理廠處理排放。

1.2 雨水系統現狀

三洲片區目前雨污合流制和雨污分流制并存，新建排水管網都已采用雨污分流制。 雨水管網存在三條主干管，分別是：

海天大道東西兩側分布2400 mm×1800 mm雨水箱涵，自南向北收集工業園范圍內雨水，最終排入三洲大涌。

高明大道北側2400 mm×1700 mm雨水箱涵與南側DN1500雨水管道，自西向東收集轉輸沿線雨水，最終排入三洲大涌。

百靈路1600 mm×1000 mm雨水箱涵收集轉輸三洲舊圩范圍內雨水后，自西向東排入三洲大涌。

三洲片區范圍內除孔堂渠流域雨水就近排入孔堂排洪渠外，其余雨水大多經三條雨水主干管轉輸排放至三洲大涌。

2 排水系統體制分析

2.1 合流制排水系統

合流制排水系統在合流沿岸建造截流干管，同時，在合、截流干管相交前(處)設置截流井，并在截流干管下游設置污水廠。

2.2 分流制排水系統

分流制排水系統是將生活污水、工業廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內排除的系統。

2.3 排水體制的比較

幾種排水體制綜合因素比較詳見表1。

表1 各種排水體制綜合因素比較情況

通過各種排水體制的綜合因素比較，可看出各種排水體制各有利弊。

2.4 排水體制比選

三洲片區目前排水系統以合流制為主，大部分區域內道路下雖建成雨污水兩套排水系統，但管網錯混接嚴重，部分區域接駁口混流嚴重，部分重要雨污水干管之間存在連接管，三洲片區排水采用原有排水管涵收集生活污水、廢水、雨水后，晴天及小雨天輸送至污水處理廠處理，暴雨天氣排入現狀河涌，導致三洲大涌局部存在黑臭，環境與周圍景觀極不相稱，嚴重影響了居民的生活質量和城鎮環境。

根據三洲片區現有排水體制分析，決定三洲片區新建區域應采用完全分流制；對于已形成合流制的建成區，應進行截流式合流制改造，并結合城市建設逐步改造成完全分流制。

3 市政排水管修復方案分析

3.1 管道修復方案比選

目前，我國排水管道的修復大多采用開挖后重新埋管的方法，由于非開挖技術不影響交通，使用越來越廣泛。

現對兩種管道修復方法進行比選，詳見表2。

表2 管道修復方法比較情況

對比兩種方案，鑒于非開挖管道修復技術的優勢，近年來投資在排水管道、供水站和天然氣管道革新的經費有了很大的增長，考慮到本次修復管道均為2015年以前的老舊管道，且管道均處于車流量大的主干道上，建議根據道路實際情況，采用開挖管道修復和非開挖管道修復兩種形式。

3.2 污水量預測

本工程項目包括三洲片區、滄江工業園片區及三洲舊區，根據片區用地規劃，采用分類用地用水量指標法對規劃區最高日用水量進行預測，詳見表3。

表3 分類用地法用水量預測情況

三洲片區最高日用水量為10.32萬m3/d。

(1)近期污水量。近期日常用水量主要由居民生活用水、工業用水、市政公共設施用水等組成。佛山水業集團高明供水有限公司提供的規劃片區服務范圍 2020年日均供水量為 4.48萬m3/d，取用水量日變化系數Kd=1.3，污水排放系數取 0.9，最高日污水量為5.25萬m3/d。綜合考慮服務片區的發展趨勢，近期污水量按5.25萬 m3/d 計算。

(2)遠期污水量。城市污水量按城市綜合用水量(平均日)乘以城市污水排放系數確定。日變化系數Kd=1.3，污水排放系數取0.9，遠期平均日污水量為 9.29 萬 m3/d、最高日污水量為12.07 m3/d。

3.3 管道水力計算

污水管道系統的設計參數以國家有關規范和標準為依據。

(1)設計流量。設計流量確定應考慮污水量的總變化系數Kz，如式(1)。

Qz=Q×Kz

(1)

式中：Qz為設計流量，m3/s；Q為污水流量，m3/s；Kz為污水量總變化系數。

污水量總變化系數Kz參照規范中生活污水量總變化系數。詳見表4。

表4 污水量總變化系數

(2)設計充滿度。管道的設計充滿度按分流制污水量的非滿流計算，最大設計充滿度采用《珠海市排水管網建設技術指引》，本工程中不同管徑的設計充滿度見表5。

表5 污水管最大設計充滿度

(3)設計流速。排水管計算如式(2)：

(2)

式中：V為流速，m/s；R為水力半徑，m；i為水力坡度；n粗糙系數。

在設計充滿度條件下的最小設計流速為0.6 m/s。干管起始埋深一般為2.0 m；途中最小覆土厚度≥0.7 m，對于局部<0.7 m管段需要進行加固處理。

(4)設計坡度。 最小設計坡度原則上應符合《室外排水設計標準》(GB 50014—2021)。見表6。

表6 不同管徑的主要設計坡度

3.4 管材選取

各種管材各有優缺點，目前國內市政排水較為常用的鋼筋混凝土管、增強聚丙烯(FRPP)模壓排水管、內肋增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管、球墨鑄鐵排水管的技術經濟比較，見表7。

表7 常用排水管材性能比較

排水管道的選擇既要考慮節省投資、又要考慮管材性能、供貨和施工方便、工程建設進度等因素。設計推薦采用的管材如下：

根據管材比選及工程周邊道路污水管管材的選用情況以及工程建設情況，目前市內市政排水管常用Ⅱ級鋼筋混凝土管，故排水重力管均采用Ⅱ級鋼筋混凝土管，橡膠圈承插連接。

4 結 論

根據佛山市三洲片區現狀排水管網的實際情況，從管道施工方式、排水體制等方面對管網提升改造方案進行初步分析，認為在工程改造實施過程中可根據周邊情況采用開挖、非開挖相結合的施工技術，逐步將排水體制改造成完全分流制。通過對污水量預測分析和管道材料比選，認為排水重力管均采用Ⅱ級鋼筋混凝土管，橡膠圈承插連接具有較好的經濟性。